Transformatorul de audiofrecventa- Calcul, proiectare, masuratori

[simson]

Apreciez mult expunerea dvs. se vede ca stapaniti fenomenele magnetice. Cum determin practic B-ul unui miez? Eu de obicei bobinez un nr de spire pe miez ,masor L si fac comparatie cu alte miezuri.

[adigh]

Multumesc de apreciere simson.

 

E destul de simplu.

Cu miezul de test se face un transformator simplu cu un primar si un secundar. Nu e nevoie de intercalarea primarului cu secundarul. Numai la inalta frecenta e nevoie de asa ceva. Cind analizam saturatia la joasa frecventa nu e nevoie de bobinaj complicat. Se poate bobina chiar neglijent fara a fi spira linga spira.

E mai bine sa se foloseasca doar jumatate din numarul de spire care va fi in final din motive de usurinta a confectionarii, pierdere mai mica de sirma de cupru si fiindca se vede si masoara mai usor la o frecventa mai mare decit la o frecventa mai mica.

Se respecta raportul de transformare si se testeaza chiar cu tuburile finale cu care va fi folosit traful fiindca tuburi diferite au Ri diferite si frecventa limita va fi diferita. Nefiind chiar obligatoriu a se folosi exact aceleasi tuburi.

 

Se conecteaza transformatorul la amplificator si se cupleaza sarcina. Se aduce la puterea maxima la 1kHz. Se masoara tensiunea Uaa. Se coboara frecventa pina scade la iesire tensiunea cu -3dB fata de 1kHz, sau -1dB daca ne place mai mult asa.

Se introduce in formula asta Vrms = 4.44*f*N*A*Bmax*10⁻⁴ valoarea Uaa(Vrms), numarul de spire din primar, frecventa la care a coborit tensiunea in secundar la -3dB, sectiunea miezului si dupa calcul se obtine Bmax.

E inductia la care miezul va avea un curent de mers in gol destul de mare pentru a produce la iesire caderea de -3dB.

 

La realizarea practica a transformatorului sau doar pentru calcule cu diverse numere de spire se poate folosi valoarea Bmax determinata practic.

Deasemenea pentru constructii ulterioare unde se stie sigur ca folosim acelasi tip de tola se poate folosi acel Bmax determinat practic chiar daca traful va fi diferit si vom avea alta sectiune si numar de spire.

E cazul cind folosim tole noi din acelasi material de la acelasi producator.

 

Desi influenteaza si Ri, avind in vedere ca atunci cind se intra in saturatie curentul de mers in gol creste exponential, vom avea o cadere rapida catre zero a puterii aproape indiferent de Ri, iar influenta Ri nu va mai conta asa de mult ca atunci cind vorbim de bobine nesaturabile. Asa ca putem neglija influenta Ri, eroarea nefiind mare. Eroarea mare insa va fi eliminata in urma determinarii practice.

 

Da, si transformatoarele de iesire push-pull au un curent de mers in gol. Si chiar si cele single-ended, curentul de mers in gol neconfundindu-se cu curentul de bias.

Editat Decembrie 19, 2017 de adigh

[simson]

@ Adigh : O.K am inteles, dar cum facem cu intrefierul la single...ptr. ca si grosimea intrefierului influenteaza frecventa minima.Care are prioritate in determinare? De fapt grosimea intrefierului pana la urma afecteaza inductanta L implicit si B prin nr. de spire.Recunosc nu sunt AS in magnetim.

Editat Decembrie 19, 2017 de simson

[THOMAS]

@ Adigh : O.K am inteles, dar cum facem cu intrefierul la single...ptr. ca si grosimea intrefierului influenteaza frecventa minima.Care are prioritate in determinare? De fapt grosimea intrefierului pana la urma afecteaza inductanta L implicit si B prin nr. de spire.Recunosc nu sunt AS in magnetim.

Asa este,cu acea zona de rezluctanta magnetica controlata este intr-adevar o mare problema,sa vedeti dv. D-le @simson cate pagini se vor scrie si pe aceasta tema,eu ma abtin chiar mi-am dat seama ca nici eu nu ma pricep la asa ceva !!!!

....nu m-as mira daca nu vor aparea chiar simulari in Spice pentru intrefeier...

[Vizitator]

Solutia ar putea fi un intrefier reglabil din 0,05mm urmat de masurarea inductantei si osilografiere , se alege un compromis rezonabil in final

[Vizitator]

 

Pai tocmai despre asta e vorba der_doktor, despre asta discutam. Ca acele formule nu se pot aplica la transformatorul de iesire cu miez saturabil.

Acele formule pot fi folosite doar in doua cazuri.

1.- Bobine in aer si deci nesaturabile sau bobine cu miez saturabil care lucreaza in zona nesaturabila. Ceea ce nu e cazul trafului de iesire la frecventa limita.

2 - In cazul cind introducem L ca o functie, nu ca o constanta. Pentru ca atunci functia reflecta scaderea brusca a inductantei ca urmare a scaderii bruste a permeabilitatii atunci cind se ajunge la saturatie. Cita vreme se ia L ca si constanta acele formule nu vor reflecta corect comportarea la saturatie si pare a fi ceva liniar. Iar daca trasam diagrama Bode a raspunsului in amplitudine a unui transformator vom vedea ca nu are o cadere liniara inspre zero la scaderea frecventei. La un moment dat amplitudinea scade brusc in zero, sau cit de cit brusc. Acolo intervine saturatia.

 

 

 

@adigh, uite ce scrie in RDH4 la pagina 212:

Uite inca un articol semnat de Ing.Otto Limann si publicat in 1948:

 

Poate intelegi din poze:

 

In ultima poza am subliniat cu rosu:

2(pi)fgrL1=ü²R2

fgr=frecventa de taiere la joase (gr vine de la granitza)

L1=inductantza primarului

ü= raportul de transformare

R2=rezistentza de sarcina a transformatorului

2(pi)fgrL1=reactantza inductiva a primarului

ü²R2=R1=Ra adica rezistentza vazuta in primar

Din aceasta formula rezulta

L1=ü²R2/2(pi)fgr=Ra/2(pi)fu

In momentul in care reactantza inductiva a primarului devine egala cu rezistenta de sarcina vazuta in primar avem o scadere a tensiunii de -3dB sau doar 70% din tensiunea masurata in centrul benzii audio 1KHz.

Pentru asta se adauga coeficientul ala de 1,3 (Limann) sau 1,1(TFK) tocmai pentru a garanta un raspuns corect la frecventza limita inferioara.

[adigh]

@der_doktor, nu cunosc germana dar din poze pare a se ignora saturatia.

Orcine spune ca la transformatoare la joasa frecventa nu intervine saturatia, nu stie despre ce vorbeste.

Si in general vorbind, orice afirmatie sau formula care contrazice observatia practica, e gresita.

 

 

@simson, la single-ended nu mai putem vorbi de un miez de mare permeabilitate din cauza intrefierului. Vorbim de o permeabilitate efectiva mica. Asadar va conta mult permeabilitatea in formula finala, spre deosebire de cazul push-pull.

Efectul reactantei ce se micsoreaza pe masura ce coboara frecventa si sunteaza primarul e important, insa avem si saturatie care contribuie.

E un efect combinat intre ωL ce scade coborind frecventa si intrarea in saturatie.

Ca intervine si saturatia e aratat de faptul ca la tensiuni diferite traful are frecventa limita inferioara diferita. Daca am vorbi doar de ωL ca sunt ar primarului atunci indiferent de tensiune am avea aceeasi frecventa limita. Ori cu cit coborim tensiunea si implicit puterea vom avea o frecventa limita mai mica.

Un traf SE de 10W pus sa mearga la 1W va cobori mai mult in frecventa. Numai intrarea in saturatie explica acest lucru, ωL ca sunt al primarului nu explica asta.

Dar dupa cum am spus, la SE vorbim de doua efecte combinate.

Editat Decembrie 20, 2017 de adigh

[THOMAS]

Informatii utile:

 

https://www.artistrelations.com/tour-support/a/audio_edu/audio_xformers.pdf

 

http://www.dissident-audio.com/Transfos/Papers/Wolpert_Audio_Xfmr_Design_Manual.pdf

 

http://sound.whsites.net/valves/thd-imd.html

 

trebuiesc doar stiudiate cu atentie.

Editat Decembrie 22, 2017 de LMOlimpiu

[Vizitator]

Ar fi interesant daca ar mai prezenta si altcineva o alta metoda de calcul a transformatorului de audiofrecventa, doar pentru asta am deschis topicul asta.

Si pentru ca se apropie sarbatorile...Craciun fericit, tuturor si ...fiti mai ..calmi!

[Vizitator]

Inca un document interesant (1939) legat de distorsiunile transformatoarelor de audiofrecventa

 

Documentul il gasiti la adresele web urmatoare:

http://www.audiofaidate.org/it/articoli/Partridge_disttrafcores_1.pdf

http://www.audiofaidate.org/it/articoli/Partridge_disttrafcores_2.pdf

http://www.audiofaidate.org/it/articoli/Partridge_disttrafcores_3.pdf

http://www.audiofaidate.org/it/articoli/Partridge_disttrafcores_4.pdf

 

[bmsorin]

Atasat o varianta mai buna a primului link, daca ajuta, pot pune si celelalte documente.

Wireless-World-1939-06.pdf

[bmsorin]

Pentru ca a existat interes, am pus si celelalte documente (3 si 4 au peste 500Kb si nu le-am putut atasa)

2 = Wireless-World-1939-06-2.pdf

3 = https://ufile.io/5fgrb

4 = https://ufile.io/s05s0

Editat Decembrie 30, 2017 de bmsorin

[Vizitator]

Trafo pentru PP.

Partea a 10_a.pdf

[gsabac]

On 12/24/2017 at 12:12 AM, der_doktor said:

Ar fi interesant daca ar mai prezenta si altcineva o alta metoda de calcul a transformatorului de audiofrecventa, doar pentru asta am deschis topicul asta.

Si pentru ca se apropie sarbatorile...Craciun fericit, tuturor si ...fiti mai ..calmi!

In materialul prezentat la  http://www.tubetvr.com/transformers.pdf   este o metoda de calcul a transformatoarelor de audiofrecventa,

 care tine cont de impedanta interna a sursei generatoare (Ri tub) si de rezistentele ohmice ale infasurarilor, ca in poza.

   

In pdf se arata cum se calculeaza transformatoare PP si SE cu intrefier si ca in toate metodele de calcul, sunt prezente citeva

 optiuni la alegere si prezumtii despre marimea intrefierului optim.

Un studiu mai complex este in lucrarea:

TRANSFORMER AND INDUCTOR DESIGN HANDBOOK Third Edition, Revised and Expanded
COLONEL WM. T. MCLYMAN Kg Magnetics, Inc. Idyllwild, California, U.S.A.

Cartea costa vreo 60$, dar se poate obtine un pdf gratis de  la aresa:

     http://justeenotes.blogspot.com/2017/09/pdf-transformer-and-inductor-design.html  

Ca noutate, se prezinta o metoda de calcul analitica, a unei inductante cu intrefier.

Pe baza acestei metode, Sclocchi a sugerat un algoritm  convergent de calcul pentru valori mari pentru intrefier, deoarece relatiile obisnuite

 sunt valabile doar pentru intrefier mic, raportat bineinteles la marimea si starea suprafatelor miezului magnetic.

Metoda Sclocchi se poate folosi in cadrul unui program de calcul C++, Fortran, Basic, Matlab sau Smath Studio Desktop,

  convergenta se asigura dupa 3 -5 iteratii si numarul redus de iteratii sugereaza ca se poate folosi si prin calcule manuale.

 

@gsabac

 

 

sclocchi air gap calculation.pdf

Editat Octombrie 6, 2018 de gsabac

[Vizitator]

http://www.tubetvr.com/transformers.pdf  acestea sint calculele cu care dimensionez eu transformatoarele de iesire insa ajustate  succesiv functie de miezul existent, da, este o documentatie foarte buna si se vede ca autorul a tinut cont si de aspectele practice